小麦麸中黄酮的乙醇提取工艺研究
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摘 要：本文采用有机溶剂乙醇提取法，从麸皮中提取黄酮。通过单因素以及正交试验，研究乙醇体积分数，料液比，提取时间对黄酮提取率的影响，并对提取条件进行了优化，结果表明：乙醇浓度80%，料液比1：50，温度在50℃条件下浸提2h，提取效果最好，黄酮提取率为1.29%。
中图分类号：O626.3 文献标识码：A
1 前 言
小麦是世界上种植最早、种植面积最广泛的粮食作物之一，麦麸，即麦皮，片状或粉状，是小麦干磨加工面粉过程中的副产品，约占小麦的14.5%[1]，富含膳食纤维和B族维生素等多种人体必需的营养元素，现代研究表明麦麸中有效成分可改善大便秘结，同时促进脂肪及氮的排泄；麦麸高纤维成分还可以降低粪便中类固醇的排泄，使血清胆固醇下降，动脉粥样硬化的形成减慢；可有助于预防结肠、直肠癌等多种肠道疾病[2-3]。
黄酮类物质（简称类黄酮）是存在于自然界的一大类化合物，属植物次级代谢产物，至今已分离鉴定出4000多种，是自然界药用植物中主要活性成分之一[4]。天然黄酮类物质多以苷类形式存在，并且由于糖的种类、数量、联接位置以及联接方式的不同可以组成各种各样黄酮苷类，组成黄酮苷类的糖类包括单糖、双糖和酰化糖[5]。黄酮苷一般易溶于水、乙醇、甲醇等极性强的溶剂中；但难溶于或不溶于苯、氯仿等有机溶剂中。天然植物中提取出的黄酮类物质，经研究证实具有消炎、消肿、降压；降血脂以及清除自由基的功能；抗氧化、抗肿瘤，增强免疫力及延缓衰老等多种生理药理功能[6-9]。在食品工业上可用作天然着色剂、抗氧化剂和功能性保健食品的原料，在医药及化妆品工业有广泛的应用。
目前黄酮提取的方法主要有溶剂提取法、超临界流体萃取法、酶提取法、超声波提取法、高速逆流色谱技术提取法、微波提取法[10-12]。六者相比较，溶剂提取法具有成本低，适用性强，简便快捷的优势，本文选用乙醇作为提取溶剂对麦麸中的黄酮进行提取。通过正交试验设计考察了乙醇体积分数，提取时间，料液比这3个提取条件对提取率的影响，确定了此条件下的最佳提取工艺。
2 材料与方法
2.1 试验材料
2.1.1 原料
东北小麦麦麸干燥样品
2.1.2 试剂
芦丁标准品 生化试剂，供含量测定使用，标号为0080-9705，中国药品生物制品鉴定所；无水乙醇（分析纯）；Al（NO3）3﹑NaNO2及NaOH均为分析纯。
2.1.3 仪器
仪器 型号 生产厂家
紫外可见分光光度计 722E 上海光谱仪器有限公司
恒温水浴锅 DK-S28 上海精宏实验设备有限公司
粉碎机 XA-1 宁波新芝生物科技股份有限公司
电子天平 AUY220 北京六一仪器厂
2.2 实验方法
称取麦麸10g左右3份，用粉碎机粉碎并过60目筛，精确量取1.50g麦麸粉末，加入不同体积分数的乙醇溶液在50℃条件下浸提，均匀搅拌，过滤，将滤液定容至250ml，测定吸光度值。结合芦丁对照品-浓度曲线求出浸提液的黄酮浓度。
2.2.1 标准溶液的配制和建立标准曲线
取1.0mL芦丁标准液于10 mL容量瓶中，添加60%乙醇至4 mL，加入0.4 mL 5%NaN02溶液，摇匀静置6 min，加入0.4 mL 10%A1（NO3）3溶液，摇匀静置6 min，再加入4 mL 4%NaOH，同时用60%乙醇定容至刻度，摇匀静置15 min，参照文献的方法[12]，确定最大吸收波长。在波长485～530nm区间范围内，每隔5nm测定一次吸光度，并以波长（nm）为横坐标，吸光度（A）为纵坐标作图，从图中即可确定最大吸收波长。
吸取0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1 mL芦丁标准液于10 mL容量瓶中，按照确定最大波长的方法，添加各种药品，静置15 min后测定吸光度，以质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，并求出回归方程。
2.2.2 黄酮提取率计算方法
黄酮提取率按下式计算：
黄酮提取率（%）=Y×V/1000/M
式中：Y—黄酮浓度
V—250ml
M—麸皮质量
2.3 单因素试验
2.3.1乙醇体积分数对黄酮提取率的影响
准确称取1.50g研磨好的麦麸皮粉末，分别加入100ml 体积分数分别为50%，60%，70%，80%，90%的乙醇，50℃下浸提3h，间隔一定时间搅拌，经过滤后取滤液测定吸光度值。
2.3.2 浸提时间对黄酮提取率的影响
准确称取1.50g研磨好的麦麸粉末，加入100ml体积分数为65%的乙醇溶液，50℃下分别提取2h，3h，4h，5h，6h，间隔一定时间搅拌，经过过滤后取滤液测定吸光度值。
2.3.3 料液比对黄酮提取率的影响
准确称取1.50g研磨好的麦麸粉末，分别按照1：10 ，1：20 ，1：30 ，1：40 ，1：50的料液比加入体积分数为65%的乙醇溶液，50℃下提取3h，间隔一定时间搅拌，经过过滤后测定吸光度值。
2.4 正交试验
为系统考察乙醇提取法的工艺参数，根据已有的资料及实际情况，选用乙醇体积分数，提取时间和料液比作为考察因素，选用L9（34）正交表设计，固定实验温度条件为50℃，各因素及水平见表2-1。
表1 乙醇浸提的因素及水平
水平 因素
乙醇体积分数A 浸提时间B 料液比C
1 60% 2h 1：10
2 70% 4h 1：30
3 80% 6h 1：50
3 结果与分析
3.1标准曲线的绘制
结果确定在波长510nm处吸光值最大，在此条件下测不同浓度芦丁标准液的吸光度，绘制标准曲线，结果如图3-1。经分析得回归方程：A =0.0104 C +0.0024，R2=0.9996。
图1 芦丁对照品吸光度-浓度曲线
3.2单因素试验
3.2.1乙醇体积分数对黄酮提取率的影响
准确称取1.50g研磨好的麦麸粉末，分别加入100ml 体积分数分别为50%，60%，70%，80%，90%的乙醇，50℃条件下浸提3h，间隔一定时间搅拌，经过滤后取滤液测定吸光度值。得到乙醇体积分数与吸光值的曲线，如图2。
图2 乙醇体积分数对黄酮提取率的影响
由图2可知，随着乙醇体积分数的增加，黄酮的浸提浓度越高，黄酮浸提效果与乙醇体积分数成正比例。乙醇浓度的提高增加了提取剂对物料的渗透能力， 也提高了黄酮类化合物的溶解度， 但同时也会增加杂质的溶出。试验中发现， 当乙醇浓度超过80%时， 提取液颜色明显加深， 说明各种杂质的溶出也增多，这与王军[12]等的报道相一致。结合单因素试验的结果和经济因素，选择乙醇体积分数60%，70%和80%作为正交试验中乙醇体积分数这一水平的3个因素。
3.2.2 浸提时间对黄酮提取率的影响
准确称取1.50g研磨好的麦麸粉末，加入100ml体积分数为65%的乙醇溶液，50℃条件下分别提取2h，3h，4h，5h，6h，搅拌，经过过滤后取滤液测定吸光度值。得到提取时间与吸光值的曲线，如图3。
图3 提取时间对黄酮提取率的影响
由图3可知，随着提取时间的增加，黄酮提取率也随着增加，但提取率上升缓慢，变化范围不大，综合考虑选取2h ，4h ，6h 作为正交试验提取时间这一因素的3个水平。
3.2.3 料液比对黄酮提取率的影响
准确称取1.50g研磨好的麦麸粉末，分别按1：10 ， 1：20 ， 1：30 ， 1：40 和1：50 的料液比加入体积分数为65%的乙醇溶液，50℃条件下提取3h，搅拌，经过过滤后测定吸光度值，经计算得到料液比与黄酮提取率的曲线，如图4。
图4 液料比对黄酮提取率的影响
由图4可知，黄酮的提取率与液料比值的增长成正比，溶剂量的增加提高了物料体系与提取剂体系间黄酮类化合物的浓度差， 并减少了物料中有效成分的残留量， 从而提高提取率。综合考虑因素，选取料液比1：10 ，1：30 ，1：50 作为正交试验料液比的3个水平。
3.3 正交试验
影响麦麸中黄酮提取率的主要因素为乙醇体积分数，浸提时间和料液比。根据表2-2列出的试验条件组合搭配进行试验，试验结果及统计学结果见表3-1。
表2 乙醇浸提正交试验结果及分析
试验号 A（乙醇体积分数） B（浸提时间） C（料液比） 提取率（%）
1 1（60%） 1（2h） 1（1：10） 0.70
2 2（70%） 2（4h） 3（1：50） 1.24
3 3（80%） 3（6h） 2（1：30） 0.84
4 1（60%） 2（4h） 2（1：30） 1.05
5 2（70%） 3（6h） 1（1：10） 0.68
6 3（80%） 1（2h） 3（1：50） 1.29
7 1（60%） 3（6h） 3（1：50） 1.01
8 2（70%） 1（2h） 2（1：30） 1.14
9 3（80%） 2（4h） 1（1：10） 0.73
K1 2.76 3.13 2.11
K2 3.20 3.16 3.03
K3 2.86 2.53 3.68
L1 0.92 1.04 0.70
L2 1.07 1.05 1.01
L3 0.95 0.84 1.23
R 0.15 0.21 0.53
从表2中可以得出结论：由极差R的结果可知：各试验因素及因素水平对麦麸黄酮提取率大小的影响不完全相同。在正交设计表的试验条件下，各因素影响的次序依次为：料液比>浸提时间>乙醇溶液浓度。料液比对黄酮提取率有显著影响，乙醇体积分数影响较小。在所选因素和所选水平范围内3种因素的最佳组合应为：用80%的乙醇溶液，料液比1：50 ，在50℃条件下浸提2h，在该条件下总黄酮提取率最高，为1.29%。
4 结论
本试验采用乙醇提取方法提取麦麸中黄酮，考察了乙醇浓度、料液比、提取时间3个因素，对麦麸黄酮提取率的影响。经试验结果表明，各因素影响的次序依次为：料液比>浸提时间>乙醇溶液浓度。最佳提取工艺为：乙醇溶液浓度80%，料液比为1：50，在50℃条件下浸提2h，黄酮提取率最高为1.29%。
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作者简介：刘洋（1984-），男，吉林化工学院助教，在读博士研究生，从事食品中活性成分的提取与分离及现代食品检测的研究.郭向明（1954-），男，吉林化工学院研究员，主要从事环保化工方面研究。